三相多功能電表的設計與總結(jié)報告-文庫吧資料
2025-07-20 17:01本頁面
【正文】 22S P Q??,功率因數(shù)公式： P COSS???? 。 依據(jù)有功功率公式 ? ? ? ?01nP U n I nN ???? 得出各相有功功率 Pa 、 Pb 和 Pc 。 天線 SI4432 射頻芯片 主機 天線 SI4432 射頻芯片 從機 5 圖 4 三相電壓電壓、三相電流測量框圖 三相有功功率、有功電能、無功功率、功率因數(shù)、無功電能等的計算 各相有功功率是對去直流分量后的電壓電流信號進行乘法、加法運算，數(shù)字濾波等一系列數(shù)字信號處理后得到的。電流有效值的獲取同電 壓有效值， ATT7028A 通過對電流采樣值進行平方、開放以及數(shù)字濾波等一系列運算得到。 電壓和電流有效值的測量 如圖 4，電壓采樣值通過高通濾波器，進行平方運算，經(jīng)過數(shù)字濾波器，在進行開平方運算，得到電壓有效值。 3 理論分析與計算 ATT7028A芯片介紹 ATT7028A 集成了六路二階 sigmadelta ADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因數(shù)以及頻率測量的數(shù)字信號處理等電路，能夠測量各相以及合相的有功功率、有功能量、各項電流電壓有效值、功率因數(shù)、相角、頻率等參數(shù)。即通過初始界面能進入人一個功能。 方案二、軟件編程根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，程序提供了豐富的用戶界面，用戶開機時，通過初始界面可以進入密碼設置，從新設定密碼，設置完成返回初始界面。 詳細電路和按鍵功 能表查看附錄 。 16 路開關(guān)經(jīng)過編碼器進行編碼。 4 圖 3 無線通信單元框圖 按鍵電路 按鍵 與 1uf 電 容并聯(lián)，實現(xiàn)防抖動功能。主機接收，完成一次傳輸。 遠程通信單元 單元框圖如圖 3 所示。 方案選擇：經(jīng)過比較，我們選擇方案三。 電流互感器把大電流按一定比例變?yōu)樾‰娏?，電壓互感器把通過 220 ? 電阻，把電流轉(zhuǎn)化成電阻。 方案三、選用電壓互感器，電流互感器 互感器直接從電網(wǎng)取樣，取出電壓信號和電流信號送入計量芯片 ATT7028A。 變送器具有 準確度高 、線性度 好、 集成化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，優(yōu)良的溫度特性和長期工作穩(wěn)定性 等優(yōu)點。 方案二、選用變送器 直流電流變送器將被測信號變換成一電壓，經(jīng) HCNR200/201 線性光耦直接變換成一個與被測信號成極好線性關(guān)系并且完全隔離的電壓，再經(jīng)恒壓（流）至輸出。優(yōu)點是取樣電壓與電網(wǎng)電壓沒有相位差，電路簡單。 取樣電路 方案一、直接選用標準電阻取樣 電壓取樣需要精密電阻串聯(lián)分壓，而且電阻阻值要大，以減小功耗，選 380k 和100R 電阻串聯(lián)分壓，取出大約 的信號送入 ATT7028A,完成電壓信號取樣。與方案一中的 51單片機相比，我們選擇 ATMEGA16 單片機。 方案二、使用 ATMEGA16 單片機 ATT7028A 電能計量芯片 IA 和 UA取樣 IB 和 UB取樣 IC 和 UC取樣 單片機 通信單元 顯示單元 按鍵 3 ATMEGA16 單片機具有高速度、低功耗、 豐富的片類資源 的優(yōu)點 ，內(nèi)部含有 AD 轉(zhuǎn)換器、 EEPROM、摸擬比較器、 帶有 PWM 功能的 定時計數(shù)器等多種 內(nèi)部資源 ； I/O 接口多且 具有很強的驅(qū)動能力，灌電流可 直接驅(qū)動繼電器、 LED 等器件，從而省去驅(qū)動電路，節(jié)約系統(tǒng)成本。缺點 :為了實現(xiàn)預存信息 ,必須外加具有掉電存儲功能的 EEPROM,而且在執(zhí)行動態(tài)刷新的時候讀取 EEPROM 的速度慢，刷新頻率受到限制，而且 51 單片機 工作速度慢 ，片內(nèi)資源不豐富， I/O 口數(shù)量很少， 需要通過 硬件擴展 I/O 口 。 圖 2 系統(tǒng)總體方案框圖 控制部分 MCU的選擇 方案一、采用傳統(tǒng)的的 51 單片機 優(yōu)點 :51 單片機價格便宜，應用廣泛 , 功能簡單，易于控制而且操 作方便 ,技術(shù)比較成熟。 方案選擇：通過比較，可以看出方案三，提高了系統(tǒng)的速度，確保了精度，減輕了編程的工作量，電路簡單。缺點是由于大量的采樣和數(shù)據(jù)運算給 MCU 帶來很大的負擔，大大影響 MCU 處理其他問題的速度。 方案論證：方案二優(yōu)點是不需要其它專門芯片，通過對單片機編程，用軟件實現(xiàn)各個參數(shù)的測量。為了保證測量精度他的采樣頻率為 kHz。除 A/D 轉(zhuǎn)換部分，在芯片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)運算電路，可以大大節(jié)省測量系統(tǒng)主控 MCU 的工作負荷。 MCU 做出相應的控制 ,控制顯示裝置的輸出，無線傳輸裝置的傳輸?shù)取? 圖 1 方案一原理框圖 方案二、使用 MCU,用軟件來實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理功能 2 通過采樣電路對三相電取樣，將采樣信號輸入給 MCU 進行運算，由 MCU 對大量的采樣數(shù)據(jù)進行處理，得到電壓、電流、相位、功率因數(shù)等參數(shù)，然后將所得參數(shù)存入相應寄存器， MCU 做出相應的控制 ,控制顯示裝置的輸出，通信單元的傳輸?shù)取? C．加入紅外通信，通信距離 3米以上； D．其它（例如擴展功能，提高性能等） 2 方案設計與論證 系統(tǒng)總體方案的設計與論證 方案一、使用 DSP 芯片 TMS320LF240 ADC 芯片和 MCU 為核心器件組成系統(tǒng) 使用 DSP 芯片 TMS320LF240 ADC 芯片和 MCU 為核心器件組成系統(tǒng)完成信號采集、處理和外部控制功能框圖如下，該系統(tǒng)具有處理速度快，精度高等優(yōu)點。
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